异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法及装置与流程

本发明涉及节段梁短线台位匹配法施工线形控制方法，特别涉及一种城市轨道交通高架线路变截面预应力混凝土连续“U形+箱形”组合截面节段梁的预制施工线形控制技术。

背景技术：

节段梁预制拼装技术是将梁体沿纵向分割成若干段，在工厂或桥位附近预制场内按照长线法或短线法预制，最后用后张预应力将梁体各节段拼装起来成为一个完整的梁体。早在1940年前后，法国就开始对预应力混凝土桥梁短线节段预制技术进行探索研究，并应用于巴黎南部塞纳河的苏瓦其勒洛瓦大桥。1960年—1980年期间，该项技术在欧美地区的公路桥梁中得到广泛应用，80年代后在亚太地区得到广泛应用。我国内地桥梁节段预制拼装技术应用相对较少，且大多采用长线法，短线法应用非常少。2006年建成的广州市轨道交通4号线高架桥为国内首次大规模采用短线法预制拼装施工技术。

短线法与长线法相比，具有节省预制场地、节省模板数量、机械化程度高、节省劳动力等优点。对于变高度的梁，如果采用长线法，复杂的平竖曲线和超高等将使台座的设置非常困难，而短线法却可以通过匹配梁的调整进行精确施工。本发明所涉及的节段梁桥，是双线预应力混凝土异形截面连续梁桥，截面高度沿梁长变化，梁底按1.8次方抛物线变化。因此，适合采用短线法预制施工。

但采用短线法时，制备每段梁段需要精确定位，否则直接影响最终桥梁质量。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法及装置，以克服上述现有技术的存在缺陷。

本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法，每个梁段上设立若干个控制测点，计算预制梁段和匹配梁段同一位置控制测点的距离；计算预制梁段和匹配梁段同一位置控制测点的实际测试距离和预设距离是否在精度要求内；大于控制精度要求的，重新调整梁段进行精确定位。

进一步，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法，还可以具有这样的特征：控制测点为六个，梁段中心线设置两个测点，控制平面位置，沿腹板设置的四个测点，控制标高。

进一步，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法，还可以具有这样的特征：将桥梁绝对坐标转换成预制台座相对坐标，建立相对坐标系，获取每个预制梁段六个控制测点三维相对坐标；根据相对坐标，计算预制梁段和匹配梁段同一位置控制测点的距离。

进一步，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法，还可以具有这样的特征：在匹配梁段精确定位前，先进行初步定位，启动卷扬机，通过设置于地坪上的导向滑车和设置于底模台座端面上的动滑车牵引底模台车作纵向较长距离的移动，使梁段行至待放的大致位置。

进一步，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法，还可以具有这样的特征：匹配梁段的精确定位通过手拉葫芦和底模台车上的油压千斤顶进行调整；手拉葫芦控制其纵向距离的微调，油压千斤顶调整梁段标高和轴线偏角。

另外，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法，具有两个测量点；固定端模的具有上下两个中点，两个中点在两个测量塔的连线上；且两个中点到同一个测量点的水平距离相等；固定端模具有两个同一高度对称设置的两个水平标高兼平面位置控制点；两个水平标高兼平面位置控制点到同一测量点的距离相同；且两个水平标高兼平面位置控制点与同一测量点的相对标高相同。

进一步，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法，还可以具有这样的特征：固定端模在每次梁段浇筑前，位置进行校核。

另外，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制装置：至少一组浇筑模具组和两个测量塔；每组浇筑模具组具有：固定端模、第一底模、第一台车、第二底模、第二台车、侧模、内模；固定端模固定在地面的支撑锚固支架连接；两个底模分别设置在两个台车上第一底模上具有匹配梁段；第二底模和第二台车设置在固定端模和匹配梁段之间；侧模安装在固定端模和匹配两端的两侧；内模插入固定端模、匹配面和侧模形成的模具内；固定端模的具有上下两个中点，两个中点在两个测量塔的连线上；且两个中点到同一个测量点的水平距离相等；固定端模具有两个同一高度对称设置的两个水平标高兼平面位置控制点；两个水平标高兼平面位置控制点到同一测量点的距离相同；且两个水平标高兼平面位置控制点与同一测量点的相对标高相同。

进一步，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制装置，还可以具有这样的特征：还包括起重吊钩、起重支架、承载梁和行车；起重支架在地面的轨道上移动；承载梁固定在起重支架上；行车在承载梁上移动，起重吊钩固定在行车上；起重吊钩将第二底模和第二台车吊入第一底模、固定端模之间。

进一步，本发明提供一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制装置，还可以具有这样的特征：台车安装有液压千斤顶，可用于调整和匹配梁段的三维位置；底模下可插入插入式振捣器振捣为主浇筑时以插入式振捣器振捣。

本发明公开了一种异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法及装置，特别适用于城市轨道交通异形截面节段梁的制备。短线台位法的技术重点与难点就在于模型的坐标定位控制以及匹配面坐标定位控制上，每完成一个节段的预制，都要重新测量模型和匹配面的坐标，以使下一节段的梁形得到保证，与前一节段拼装才能顺利进行。为达到精确的线形控制，在场地内设置2个测量塔，以测量塔为基准在预制台座上建立施工测量控制基线及横纵向控制基准点，均设于固定端模上，并经常校核，然后在测量塔上的测量控制点采用全站仪、精密水准仪以及经鉴定的钢尺控制测量预制梁段端线、横纵轴线以及几何尺寸，精确控制预制梁段平面位置及高程。平曲线段以及竖曲线段节段梁采取分段计算，将大桥采用的绝对坐标转换成预制台座相对坐标，建立相对坐标系，以便于预制梁放样，严密计算曲线要素以及每个预制梁段六个控制测点三维坐标，精密控制预制梁线形及轴线，在预制梁段上标出梁号、中轴线以及横轴线。

附图说明

图1是异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制装置的结构图。

图2是台车调整底模高度的过程图。

图3是异形截面节段梁短线施工工艺图。

图4是节段梁预制施工测量控制平面布置示意图。

图5是节段梁预制施工测量控制平面现场施工图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

如图1所示，异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制装置，包括：两组浇筑模具组100、起重吊钩200、起重支架300、承载梁400、行车500和两个测量塔600。

起重支架300可以在地面的轨道上移动。承载梁400固定在起重支架300上。行车500在承载梁400上移动，起重吊钩200固定在行车500上。

每组浇筑模具组100具有：固定端模10、第一底模21、第一台车31、第二底模22、第二台车32、侧模40和内模50。固定端模10由δ10mm钢板做面板，加劲后与固定在地面的支撑锚固支架连接。两个底模分别设置在两个台车上。第一底模21上具有匹配梁段1#，匹配梁段1#的匹配面作为另一侧的端模。匹配梁段1#放置在设定的三维位置。第二底模22和第二台车32设置在固定端模10和匹配梁段1#之间。侧模40安装在固定端模10和匹配两端的两侧。内模50插入固定端模10、匹配面和侧模40形成的模具内。

如图2所示，台车30安装有竖、横向各4台液压千斤顶，可用于底模和匹配梁段的三维位置调整。浇筑时,底模下插入插入式振捣器振捣为主浇筑时以插入式振捣器振捣。

测量塔600具有测量点。固定端模10的顶面中点11和底面的中点12在两个测量塔的连线上；且顶面中点11和底面的中点12到同一个测量点的水平距离相等。顶面中点11和底面的中点12也就是固定端模10的轴线控制点。

固定端模10具有两个同一高度对称设置的两个水平标高兼平面位置控制点13、14。两个水平标高兼平面位置控制点13、14到同一测量点的距离相同；且两个水平标高兼平面位置控制点13、14与同一测量点的相对标高相同。

起重吊钩200将第二底模22和第二台车32吊入第一底模21、固定端模10之间。起重吊钩200可以兼顾多个浇筑模具组100中底模和台车的移动。本实施中设置两组浇筑模具组100，根据现场场地可以设置更多数量的浇筑模具组100。浇筑模具组100可以纵向、横向矩阵排列。起重支架300带动起重吊钩200前后移动，台车带动起重吊钩200左右移动。起重吊钩200还可以用于钢筋骨架，以及浇筑完成的梁段的运输。

完成浇筑后，第一底模第二底模，第一台车可以与第二台车互换。

如图3所示，施工工艺图。总体技术方案是将梁体划分为若干节段，只采用1套模板(一端为固定端模)进行各节段预制。预制从第一个节段开始，第1个节段在固定端模和浮动端模之间浇筑，这个节段通长称为起始节段；然后将该节段前移作为匹配梁(充当浮动模板)进行第2个节段浇筑，以保证相邻节段之间的匹配质量。

重复这个过程，将第i节段前移进行第i+1节段浇筑，直到所有节段预制完成。短线法节段预制线形控制就是通过每次调整匹配节段相对于待浇筑节段的空间位置(局部坐标)来保证梁体的设计线形(整体坐标)。

本发明提供的异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法，为达到精确的线形控制，在场地内设置2个测量塔，塔基础采用Φ400混凝土管桩，桩长26米，塔身采用Φ600钢管混凝土柱，外露高度约6米，为减小塔身在风力作用、车辆动载影响下的颤动，管内浇注填芯混凝土。测量时，一个塔作测量塔，另一塔作目标塔，两测量塔控制点间连线与其所控制的预制台座上的待浇梁段的中轴线相重合。

以测量塔为基准在预制台座上建立施工测量控制基线及横纵向控制基准点(均设于固定端模上，并经常校核)，然后在测量塔上的测量控制点采用全站仪、精密水准仪以及经鉴定的钢尺控制测量预制梁段端线、横纵轴线以及几何尺寸，精确控制预制梁段平面位置及高程。

每个预制梁段需要不断的调整和校正，因后一梁段安装的线型控制是依赖于前一梁段接缝线形控制的，故施工测量必须非常精确，测量的微小差错可能对最后拼装完成的结构产生很大影响。底模设置为可调整形式，以适应桥面竖曲线和预制梁段预拱度变化。

为满足设计要求的几何尺寸及线形，在每个梁段上设立控制测点，这些控制点用作每个匹配梁段的定位以及决定每个刚浇筑好梁段的实际浇筑位置，每个梁段布置六个控制测点。测量塔测量控制点及测量塔测量校核控制点的基础采用桩基，确保其稳定性。

如图4和图5所示，图中黑色小圆点FL、BL、FH、BH、FR、BR为梁段预制、拼装控制测点(用刻有十字丝的圆钢或螺丝头制作，梁段混凝土浇筑完成后，但未初凝前埋设)，图中黑色大点为固定端模10的控制点。

施工测量计算采用专业的控制软件，平曲线段以及竖曲线段节段梁采取分段计算，首先将大桥采用的绝对坐标转换成预制台座相对坐标，建立相对坐标系，以便于预制梁放样，严密计算曲线要素以及每个预制梁段六个控制测点三维坐标(相对坐标及挠度值)，精密控制预制梁线形及轴线。在预制梁段上标出梁号、中轴线以及横轴线。

异形截面节段梁短线台位匹配法线形控制方法主要集中体现在模板精度控制和匹配梁段定位两个环节上。

模板精度控制主要体现在对固定端模的精度控制上。固定端模模面须保持竖向垂直并与预制单元中线成90°，端模上缘须保持水平。端模标高应以靠近腹板处的两测量控制点进行检查。水平误差和与中线的垂直度误差须控制在设定的数值2mm之内。

固定端模上总共设4个控制点：2个轴线控制点11、12，2个水平标高兼平面位置控制点13、14。2个轴线控制点11、12位于固定端模板的顶面和内腔底面正中，通过仪器观察两点是否与基线重合以及两点到基点的水平距离是否相等，可以控制固定端模竖向垂直度并使其中线居中，通过对对称设置在腹板位置处的两个水平标高点兼平面位置控制点13、14到基点的距离以及相对标高的测量，可控制固定端模整个模面与待浇梁段的中轴线垂直并使其顶面水平。

每次梁段浇筑完成后，在下一梁段浇筑前，均需对固定端模精度进行校核。一般情况下，固定端模是不需移动的，但如果过程中经过测量发现固定端模出现达不到精度要求时，则必须调校合格后方能进行下一道工序施工。

底模21、22须与固定端模10下缘良好闭合，底模21、22中线必须在水平及竖向与固定端模模面成90°。要检查外侧模和固定端模闭合是否良好。

匹配梁段的定位主要通过6个控制测点FL、BL、FH、BH、FR、BR来实现的。其沿梁段中心线的两个测点(FH&BH)用来控制平面位置，而沿腹板设置的四个测点(FL，FR，BL&BR)用以控制标高。所有的控制预埋件都在匹配梁段作为浇筑梁段时混凝土凝结前安放在梁段顶板上。它们由镀锌十字头螺栓和U型圆钢组成。这些预埋件必须尽量设置在所规定的位置。

匹配梁段初步定位：匹配梁段的初步定位主要是通过卷扬机和底模台车来完成的。定位时，启动卷扬机，通过设置于地坪上的导向滑车和设置于底模台座端面上的动滑车牵引底模台车作纵向较长距离的移动，使梁段行至待放的大致位置。此时梁段的平面位置主要是通过钢卷尺丈量匹配梁匹配端至固定端模的距离来实现的。

匹配梁段精确定位：匹配梁段的精确定位主是通过测量仪器观察梁段顶面上的6个控制点，并通过手拉葫芦和底模台车上的8个油压千斤顶进行调整来实现的。手拉葫芦主要是精确控制其纵向距离的微调，8个油压千斤顶主要是精确调整梁段标高和轴线偏角。整个调整过程每一步调整操作均要求缓慢、细致。

在梁段精确定位后，对梁段的控制点进行两组独立的测量，并取平均值。测量数据检查复核后，将测量数据的平均值可输入到专业软件程序中，计算算出匹配梁段(新浇梁段)的位置。

计算新浇梁段作为匹配梁段时的位置，需测量(新浇梁段混凝土凝固后移动前测量)的数据包括：

1#FH,1#BH：固定端模和U型圆钢之间的1#方向距离；

1#FL,1#BL,1#FR,1#BR：固定端模和镀锌十字头螺栓之间的1#方向距离；

2#I1,：端模中线和预制单元中线之间的2#方向距离(须保持零)；

2#FH，2#BH：端模中线和U型圆钢之间的2#方向距离；

2#FL,2#BL,2#FR,2#BR：端模中线和镀锌十字头螺栓之间的2#方向距离；

这些数据输入可以通过计算程序进行核算，程序自动对梁段所达到的精度进行验证判断，如能达到要求，程序则显示通过，对超出精度要求的，程序则要求重新调整定位，对符合精度要求，但偏差值较大的，程序则会以红色数字警示，以使在下个梁段时进行更正调整。